Ingeniería de Petróleos · 2025
Análisis de ciclo de vida comparativo entre los diferentes métodos de producción de hidrógeno: Implicaciones para la sostenibilidad energética.
Este trabajo de grado aborda el reto global del aumento en la demanda de energía y la necesidad de eliminar el carbono de los sistemas para combatir contra el cambio climático, considerando al hidrógeno como un elemento energético fundamental para una economía con bajo contenido de carbono. El propósito fundamental es llevar a cabo un análisis comparativo del ciclo de vida de los diversos procesos de producción de hidrógeno (proveniente de fuentes renovables y no renovables) y sus repercusiones para la sostenibilidad energética, considerando tanto las dimensiones económicas como las ambientales. La metodología utilizada fue una investigación cualitativa, descriptiva y comparativa, fundamentada en un análisis sistemático de la bibliografía científica, utilizando bases de datos como ScienceDirect y Google Scholar. La tesis categoriza al hidrógeno según su color (verde, rosa, blanco, azul, turquesa, amarillo, gris, marrón y negro), lo que indica su origen y el grado de emisiones de 𝐶𝑂2. Los resultados más importantes muestran que, aunque la demanda mundial de hidrógeno está en aumento, la producción actual se basa mayormente en combustibles fósiles (hidrógeno gris y negro), los cuales son muy contaminantes pero competitivos desde el punto de vista económico. Por otro lado, los métodos de producción de hidrógeno limpio (verde, rosa o turquesa), a pesar de tener emisiones mucho más bajas, tienen costos más altos y una menor madurez tecnológica. Aunque la implementación efectiva aún es lenta, se destaca el aumento de las inversiones en proyectos de hidrógeno limpio. El estudio hace énfasis en la necesidad de superar las barreras económicas y tecnológicas para que el hidrógeno llegue a ser un elemento esencial en un futuro energético sustentable.
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Contenido
- Introducciónp. 14
- 1. Objetivosp. 16
- 1.1 Objetivo Generalp. 16
- 1.2 Objetivos Específicosp. 16
- 2. Marco teóricop. 17
- 2.1 Clasificación del hidrógenop. 18
- 2.1.1 Hidrógeno no renovablep. 18
- 2.1.2 Hidrógeno sin emisionesp. 18
- 2.1.3 Hidrógeno experimentalp. 18
- 2.1.4 Hidrógeno negrop. 19
- 2.1.5 Hidrógeno marrónp. 19
- 2.1.6 Hidrógeno amarillop. 19
- 2.1.7 Hidrógeno grisp. 19
- 2.1.8 Hidrógeno azulp. 20
- 2.1.9 Hidrógeno turquesap. 21
- 2.1.10 Hidrógeno rosap. 21
- 2.1.11 Hidrógeno verdep. 21
- 2.1.12 Hidrógeno blancop. 22
- 3. Métodos de producciónp. 23
- 3.1 Hidrógeno a partir de fuentes renovablesp. 24
- 3.1.1 Biomasap. 24
- 3.1.1.1 Biofotólisisp. 31
- 3.1.1.2 Fermentaciónp. 31
- 3.1.1.3 Celdas de electrolisis microbianap. 24
- 3.1.1.4 Ruta de W.Lp. 24
- 3.1.2 División del aguap. 25
- 3.1.2.1 Electrólisisp. 32
- 3.1.2.2 Termólisisp. 31
- 3.1.2.3 Foto-electrólisisp. 31
- 3.2 Hidrógeno a partir de fuentes no renovablesp. 26
- 3.2.1 Combustibles fósilesp. 26
- 3.2.1.1 Pirolisis de metanop. 34
- 3.2.1.2 Reformado de metano con vapor (SMR)p. 26
- 3.2.1.3 Oxidación parcial (POX)p. 34
- 3.2.1.4 Reformado auto térmico de metano (ATR)p. 27
- 3.2.1.5 Gasificaciónp. 34
- 3.2.1.6 Reformado de metano con vapor de agua con sorbente (SESMR)p. 27
- 3.2.1.7 Reformado de metano seco (DRM)p. 27
- 3.2.1.8 Reformado de metano con vapor oxidativo (OSR)p. 27
- 3.2.1.9 Reformado de metano con vapor mediante ciclo químico (CLSMR)p. 28
- 3.2.1.10 Reformado fotocatalítico de metano con vapor (PSMR)p. 28
- 4. Metodologíap. 28
- 4.1 Diseño de la investigaciónp. 29
- 4.1.1 Revisión bibliográficap. 29
- 4.1.2 Explicación de los métodos de producciónp. 29
- 4.1.3 Análisis comparativop. 29
- 4.1.4 Síntesis de resultadosp. 29
- 4.2 Fuentes de informaciónp. 29
- 5. Análisis ambiental y económicop. 30
- 5.1 Fuentes renovablesp. 30
- 5.2 Fuentes no renovablesp. 33
- 5.3 Tipos de hidrógeno por colorp. 37
- 5.4 Sostenibilidad energética de la generación de hidrógenop. 40
- 6. Discusiónp. 41
- 6.1 Panorama globalp. 41
- 6.2 Panorama en Colombiap. 48
- 6.2.1 Potencial de energías e incentivos políticosp. 49
- 6.2.1.1 Eólicap. 49
- 6.2.1.2 Solarp. 49
- 6.2.1.3 Hidroeléctricap. 49
- 6.2.1.4 Hidrocarburosp. 49
- 6.2.2 Competitividad de Colombia mediante el hidrógenop. 50
- 6.2.2.1 Infraestructura y tecnologíap. 51
- 6.2.2.2 Regulación técnica y seguridadp. 51
- 6.2.2.3 Costos inicialesp. 51
- 6.2.3 Impacto de las rutas de hidrógeno en la descarbonización de hidrocarburosp. 51
- 6.2.3.1 Hidrógeno grisp. 19
- 6.2.3.2 Hidrógeno azulp. 20
- 6.2.3.3 Hidrógeno verdep. 21
- 7. Conclusionesp. 54
- 8. Recomendacionesp. 56
- Referencias Bibliográficasp. 57
- hidrógeno a partir de fuentes renovablesp. 24
- hidrógeno a partir de fuentes no renovablesp. 26
- color…………p. 38
- Tabla 4 Capacidad de producción de hidrógeno por regiónp. 43
- Figura 1 Clasificación del hidrógeno según su colorp. 22
- hidrógeno renovablep. 32
- hidrógeno a partir de fuentes no renovablep. 36
- Figura 4 Emisiones según el color del hidrógenop. 39
- Figura 5 Costos según el color del hidrógenop. 40
- Figura 6 Distribución geográfica de la demanda de hidrógeno por porcentajep. 42
- Figura 7 Distribución geográfica de la capacidad de producción de hidrógeno por regiónp. 44